Тазобедренный и коленный суставы взрослого человека

Тазобедренный сустав

Тазобедренный сустав включает вертлужную впадину, которая на 40% образована седалищной костью, на 38% — подвздошной костью и на 22% — лобковой костью. Вертлужная впадина по отношению к фронтальной плоскости находится под углом 15°, к горизонтальной плоскости — под углом 45°. В центре вертлужной впадины расположена ацетабулярная ямка, которая содержит жировую подушку. В подавляющем большинстве случаев головка бедра имеет неправильную форму. Головка соединяется с шейкой бедренной кости, которая, в свою очередь, соединяется с диафизом бедра и образует шеечно-диафизарный угол (ШДУ), величина которого у взрослого колеблется от 106° до 155°, составляя в среднем 125°. В горизонтальной плоскости ось шейки образует с плоскостью мыщелков бедренной кости угол антеверсии бедра, величина которого у взрослого колеблется от 10° до 15°.

Суставная капсула прикрепляется к костям таза по периметру вертлужной впадины. Капсула крепится к бедренной кости спереди вдоль межвертельной линии, сзади — с отступлением от межвертельного гребня. В полости сустава находится хрящевая губа. Снаружи на суставной капсуле находятся подвздошно-бедренная, лобково-бедренная и седалищно-бедренная связки.

У взрослого в тазобедренном суставе имеется следующая амплитуда движений: в сагиттальной плоскости 125°, из которых сгибание составляет 70°, разгибание — 55°; во фронтальной плоскости 90°, из которых отведение составляет 50°, приведение — 40°; в горизонтальной плоскости ротация 70°, из которых наружная ротация составляет 40°, внутренняя — 30°. Средняя амплитуда движений в ходьбе составляет 34 ± 6°.

Коленный и пателлофеморальный суставы

Коленный сустав образован мыщелками бедренной кости и мыщелками большеберцовой кости, которые покрыты суставным хрящом. Кости соединены между собой капсулой сустава, боковыми коллатеральными связками (БКС) и крестообразными связками (КС). Спереди от коленного сустава расположен надколенник, который проксимально соединен с сухожилием четырехглавой мышцы, а дистально — со связкой надколенника. По внутренней поверхности сустава находится болыпеберцовая БКС, состоящая из поверхностного слоя и глубокого слоя,- который является относительно мощным. Поверх связки находятся сухожилие полуперепончатой-мышцы и сухожильное растяжение надколенника. Позади сустава идут косая и подколенная связки и полусухожильная мышца. По наружной поверхности сустава находится малоберцовая БКС. Сзади от нее расположены дугообразная связка и сухожилие подколенной мышцы. Поверх них находится сухожилие двуглавой мышцы, сухожильное растяжение надколенника и илиотибиальный тракт.

Между суставными концами находятся медиальный и латеральный мениски. Они прикреплены к большеберцовой кости. При сгибании колена мениски смещаются назад.

Надколенник вместе с мыщелками бедренной кости образует пателло-феморальное сочленение. Суставная поверхность надколенника разделена гребешком на медиальную и латеральную фасетки. В горизонтальной плоскости гребешок надколенника располагается в проекции межмыщелковой ямки, что обеспечивает конгруэнтность пателло-феморального сочленения. Угол межмыщелковой ямки в горизонтальной плоскости составляет 135-155°. Надколенник по бокам соединен с медиальным и латеральным ретинакулами. Медиальный ретинакулум покрывает медиальную пателлофеморальную, пателло-менисковую и пателлотибиальную связки, которые представляют собой утолщение капсулы сустава. Латеральный ретинакулум, являющийся более мощным, чем медиальный, состоит из тонкого поверхностного и толстого глубокого слоев. В состав глубокого слоя входят латеральная пателлофеморальная связка и илиопателлярный пучок. Илиопателлярный пучок является продолжением илиотибиального пучка, который идет от илиотибиального тракта, берущего начало от ягодичных мышц и тензора широкой фасции бедра.

К надколеннику крепится четырехглавая мышца, которая состоит из четырех отдельных порций или частей.

1. Прямая мышца идет от передне-нижней ости крыла подвздошной кости.
2. Внутренняя, или медиальная, часть идет от шероховатой линии бедренной кости. Нижняя часть мышцы сплетается с волокнами большой приводящей мышцы, которая идет от аддукторного бугорка бедренной кости и образует косую медиальную порцию четырехглавой мышцы. Она отдает волокна к медиальному ретинакулуму надколенника.
3. Наружная, или латеральная, порция отдает волокна к латеральному ретинакулуму.
4. Средняя порция идет от межвертельной линии бедренной кости.

Все четыре мышцы объединены в одно сухожилие, которое крепится к верхнему полюсу надколенника.

В каждой из частей четырехглавой мышцы мышечные волокна расположены под разными углами к диафизу бедра. Волокна идут в латеральной порции под углом 43-45°, в медиальной порции — под углом 40-45°, а в медиальной косой порции — под углом 63°. Угол наклона волокон в медиальной косой порции превышает угол наклона волокон в медиальной порции в 3-4 раза.

Положение четырехглавой мышцы во фронтальной плоскости определяют с помощью угла Q, который у взрослых составляет 15°.

В коленном суставе в сагиттальной плоскости совершается разгибание и сгибание. Разгибание и стабилизацию голени в коленном суставе осуществляет четырехглавая мышца. Она вместе со -своим сухожилием, связкой надколенника и обоими ретинакулумами объединена в разгибательный механизм колена. Сгибание коленного сустава пррисходит в результате тяги задней группы мышц бедра, куда входят двуглавая, полусухожильная и полуперепончатая мыщцы. Это антагонисты четырехглавой мышцы. Совместная работа обеих групп мышц обеспечивает динамическую стабильность коленного сустава. Во время разгибания голени происходит увеличение момента четырехглавой мышцы. При разгибании, близком к рол ному, разгибательный момент достигает своего максимума, что вызывает смещение голени вперед относительно бедра. Разгибательному моменту противостоит сгибательный момент. Благодаря равновесию сил сустав сохраняет конгруэнтность.

Соотношение моментов сгибателей и разгибателей определяет их баланс. Отношение моментов задних мышц к передним выражается коэффициентом 3:П или H:Q. На практике используют несколько вариантов расчета этого коэффициента: отношение сгибательного момента задних мышц к разгибательному моменту четырехглавой мышцы; отношение экс центрического момента задних мышц к концентрическом,- моменту четырехглавой мышцы; отношение концентрического момента задних мышц к эксцентрическому моменту четырехглавой мышцы и т. д. Задняя группа мышц слабее, чем передняя. На протяжении всей амплитуды движения голени отношение суммарного момента задних мышц к переднему, т. е. коэффициент 3:П, колеблется в пределах от 0,5 до 0,8. Соотношение сил зависит от пола. Преобладание силы передних мышц над силой задних больше выражено у лиц мужского пола, чем женского Стабилизирующая роль задних мышц возрастает по мере увеличения скорости движения. Увеличение скорости движения вызывает рост сгибательного момента. При быстром разгибании коэффициент 3:П колеблется в пределах 0,8-1,0. Соотношение моментов зависит от амплитуды движения в суставе. Роль мышц-сгибателей, которые обеспечивают стабильность колена во время разгибания, возрастает по мере увеличения угла разгибания. Коэффициент 3:П возрастает от 0,3 при угле 50° до 1,4 при угле 30°.

Движение в коленном суставе осуществляется в трех плоскостях. В сагиттальной плоскости амплитуда сгибания-разгибания составляет 0-140°. Во фронтальной плоскости при полном разгибании отведение и приведение отсутствуют. Они появляются начиная с угла 30° В горизонтальной плоскости при полном разгибании ротация отсутствует. Она появляется по мере сгибания и достигает максимума при угле 90°.

При ходьбе в коленном суставе происходят следующие движения: в период переноса вначале имеет место сгибание а затем разгибание, благодаря чему осуществляется вынос голени вперед, а в период опоры - сначала сгибание, а затем разгибание. Средняя амплитуда движений в коленом суставе при ходьбе у взрослого составляет 70°. Во время сгибания в колеином суставе вначале происходит качение, а затем скольжение суставной поверхности мыщелков бедра. В суставе возникают мгновенные центры ротации (МЦВ), которые следуют друг за другом и образуют изогнутую траекторию, расположенную в области мыщелков бедра. Сгибание и разгибание голени ограничены благодаря натяжению крестообразных связок.

Надколенник фиксируется на передней поверхности коленного сустава с помощью статических и динамических стабилизаторов. К статическим стабилизаторам относятся мыщелки бедра, гребешок надколенника, капсула, связки и ретинакулумы, К динамическим стабилизаторам относится четырехглавая мышца, которая крепится к верхнему полюсу надколенника и отдает волокна к ретинакулумам, прикрепленным к боковым поверхностям надколенника. Статические и динамические стабилизаторы удерживают надколенник в трех плоскостях. Во фронтальной плоскости надколенник сохраняет свое положение благодаря тяге четырехглавой мышцы, ретинакулумов и связок, которые продуцируют четыре основные силы:

1. латеральная — латеральный ретинакулум, латеральная порция четырехглавой мышцы, илиотибиальный тракт, которые тянут надколенник наружу;
2. медиальная — Медиальный ретинакулум, медиальная порция, внутренняя косая порция четырехглавой мышцы, которые осуществляют тракцию надколенника вовнутрь;
3. краниальная — четырехглавая мышца, особенно ее прямая порция, которая осуществляет тракцию надколенника вверх;
4. каудальная — связка надколенника, соединяющая его с большеберцовой костью.

Стабильность надколенника в сагиттальной плоскости достигается за счет расположения между двумя противоположно направленными силами — тяги четырехглавой мышцы кверху и тяги связки надколенника книзу. В результате сложения двух этих сил в сагиттальной плоскости образуется результирующая компрессионная сила. Она направлена спереди назад, благодаря чему прижимает надколенник к передней поверхности мыщелков бедра. Эта сила играет наибольшую роль.в стабилизации коленной чашки. В горизонтальной плоскости выступающий гребешок на внутренней поверхности надколенника, который приходится между двумя выступающими мыщелками бедренной кости, удерживает надколенник от смещения.

Из всех факторов многоплоскостной стабилизации выделяют пассивный и активный стабилизаторы, сочетанное действие которых имеет патогенетическое значение для удержания коленной чашки. Это комбинация наружного мыщелка бедренной кости и тяги медиальной порции четырехглавой мышцы. Полная стабильность существует в условиях действия обоих стабилизаторов. При недостаточности одного из стабилизаторов надколенник теряет устойчивость. Одновременное уменьшение размеров наружного мыщелка и слабость медиальной порции мышцы приводят к вывиху коленной чашки.

Движения в пателлофеморальном суставе происходят в соответствии с движениями в коленном суставе. Сокращение четырехглавой мышцы вызывает разгибание голени и смещение надколенника кверху. Толщина надколенника в сагиттальной плоскости дает преимущество разгибательному механизму коленного сустава. В состоянии полного разгибания колена надколенник находится выше суставной щели на уровне межмыщелковой ямки. Во время сгибания надколенник смещается в латеральном направлении. В амплитуде от 0 до 60° идет увеличение контактной площади коленной чашки за счет нижней части суставной поверхности. На первых 20-30° между коленной чашкой и блоком бедренной кости отсутствует полная конгруэнтность. Основное напряжение по удержанию надколенника испытывают медиальный связки. При сгибании до 20° напряжение в связке надколенника больше, чем в сухожилии четырехглавой мышцы. При сгибании более 20° напряжение сухожилия четырехглавой мышцы превышает напряжение в связке надколенника. При сгибании колена более 30° прилегание надколенника к блоку бедренной кости становится более плотным. Усиливается компрессия надколенника в сагиттальной плоскости, что приводит к возрастанию его стабильности. По мере продолжения сгибания более 60° глубокое погружение гребня коленной чашки в межмыщелковую ямку способствует увеличению контактной площади сустава, росту конгруэнтности и оптимизации распределения сил в суставе. При угле сгибания 90° коленная чашка касается мыщелков бедра своей верхней частью. При дальнейшем сгибании в контакт с суставной поверхностью бедра вступает сухожилие четырехглавой мышцы. При угле сгибания от 90° до 135° происходит ротация коленной чашки вокруг продольной оси, в результате чего медиальная фасетка надколенника начинает контактировать с медиальным мыщелком бедра. Во время движения изменение положения надколенника приводит к изменению положения сил, которые действуют в суставе. В закрытой кинематической цепи при сгибании колена до прямого угла происходит одновременное увеличение силы и контактной площади пателло-феморального сустава. Интенсивность роста силы опережает интенсивность роста площади, что приводит к нарастанию давления в пателло-феморальном сочленении. Давление между коленной чашкой и блоком бедренной кости связано с видом нагрузки. Давление при ходьбе составляет 0,3 веса тела, при подъёме по лестнице — 2,5 веса тела, при спуске по лестнице — 3,5 веса тела, при сидении на корточках — 7 весов тела.